專利名稱：一種數(shù)字電液控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，具體地說涉及一種數(shù)字電液控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽輪發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電的重要設(shè)備，其在高溫高壓蒸汽的作用下旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)又進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。
對(duì)上述汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制是火力發(fā)電的重要課題。過去汽輪機(jī)控制大都采用傳統(tǒng)的機(jī)液式或液壓式的調(diào)節(jié)、保護(hù)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在自動(dòng)化程度低、控制精度差、故障率高、操作復(fù)雜、檢修維護(hù)困難等缺點(diǎn)。
20世紀(jì)80年代末、90年代初，國內(nèi)引進(jìn)了較先進(jìn)的汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)，從而引發(fā)了一場(chǎng)國內(nèi)電站汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型變革。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)，習(xí)慣上按英文簡(jiǎn)稱為DEH(Digital Electro-HydraulicControl)，是一種基于固體電子學(xué)技術(shù)—數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、液壓技術(shù)一高壓抗燃油系統(tǒng)兩大技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的控制系統(tǒng)，此種控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息化、集成化、系統(tǒng)化。成為尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、高素質(zhì)的控制系統(tǒng)。
請(qǐng)參看圖1，該圖示出典型的汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
如圖所示，該控制系統(tǒng)包括DEH控制器11和12、伺服模塊13、電液轉(zhuǎn)換器14、油動(dòng)機(jī)15、位移傳感器(LVDT)16和手操器17。該系統(tǒng)最終控制調(diào)門18，通過調(diào)門18實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組19的控制，從而實(shí)現(xiàn)熱能到電能轉(zhuǎn)換過程的控制。
所述DEH控制器11和12為該汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的核心控制部件，用于接收外部輸入的指令信號(hào)以及現(xiàn)場(chǎng)采集的檢測(cè)信號(hào)，并根據(jù)上述信號(hào)計(jì)算獲得伺服給定值輸出。為了確保系統(tǒng)的控制始終處于正常狀態(tài)，所述DEH控制器設(shè)計(jì)為熱冗余備份裝置。如圖1，該系統(tǒng)具有兩個(gè)DEH控制器11和12，在任何時(shí)刻其中一個(gè)DEH控制器處于工作狀態(tài)，稱為工作DEH控制器；另一個(gè)DEH控制器處于備用狀態(tài)，稱為備用DEH控制器。當(dāng)工作DEH控制器發(fā)生故障時(shí)，則立刻切換為備用狀態(tài)。此時(shí)，原備用DEH控制器立即切換為工作狀態(tài)。上述機(jī)制用于保證任何一個(gè)DEH控制器發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)都不會(huì)失控。
所述位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出。
所述伺服模塊13用于實(shí)現(xiàn)對(duì)閥位的PID(比例-積分-微分算法)控制，其工作原理請(qǐng)參見圖2，該伺服模塊13接收所述DEH控制器11或12輸出的伺服給定值、位移傳感器16輸出的所述行程檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)PID運(yùn)算后輸出控制信號(hào)。
所述電液轉(zhuǎn)換器14，用于接收所述伺服模塊輸出的所述控制信號(hào)，將該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓控制信號(hào)并輸出。
油動(dòng)機(jī)15，用于接收所述電液轉(zhuǎn)換器輸出的所述液壓控制信號(hào)，并根據(jù)該液壓控制信號(hào)產(chǎn)生液壓行程。
請(qǐng)同時(shí)參考圖2，上述伺服模塊、位移傳感器、電液轉(zhuǎn)換器共同構(gòu)成本數(shù)字電液控制系統(tǒng)的伺服回路，根據(jù)所述DEH控制器的伺服給定值，并檢測(cè)油動(dòng)機(jī)的液壓行程獲得行程檢測(cè)信號(hào)。通過反饋控制的方法，獲得伺服給定值所期望的油動(dòng)機(jī)液壓行程，實(shí)現(xiàn)對(duì)油動(dòng)機(jī)的伺服控制。
所述調(diào)門18，用于控制汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，其在所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程的驅(qū)動(dòng)下處于適當(dāng)?shù)拈_度，控制蒸汽的輸出量。所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程通常通過杠桿機(jī)構(gòu)控制調(diào)門18的開度。
請(qǐng)繼續(xù)參看圖1，在此現(xiàn)有技術(shù)中，在對(duì)DEH控制器做熱冗余備份的基礎(chǔ)上，又給伺服模塊13配備了DEH硬手操器17，用于在所述冗余的DEH控制器出現(xiàn)故障無法正常工作時(shí)，接收手動(dòng)輸入的伺服給定值命令，并根據(jù)該伺服給定值命令產(chǎn)生伺服給定值輸出到所述伺服模塊13；以及接收所述伺服模塊13轉(zhuǎn)發(fā)的位移傳感器16的行程檢測(cè)信號(hào)并顯示。顯示該檢測(cè)信號(hào)的目的在于便于手動(dòng)輸入所述伺服給定值命令時(shí)參考。
上述現(xiàn)有DEH系統(tǒng)的主要缺陷是系統(tǒng)的安全性存在隱患。主要表現(xiàn)在1、在現(xiàn)有技術(shù)的DEH系統(tǒng)中，伺服回路中所有部件均為單個(gè)部件，當(dāng)回路中其中一個(gè)部件發(fā)生故障或者控制失效時(shí)，將造成伺服控制中斷或者出現(xiàn)控制錯(cuò)誤，此時(shí)，調(diào)門將無法控制，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組工作不正確，甚至引發(fā)事故。
2、在現(xiàn)有技術(shù)的DEH系統(tǒng)中，控制汽輪機(jī)調(diào)門的伺服回路為單回路，當(dāng)此單伺服回路發(fā)生故障或者控制失效時(shí)，調(diào)門將無法控制，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組工作不正確，甚至引發(fā)事故。
3、在現(xiàn)有的DEH系統(tǒng)中，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)特別是與伺服模塊相關(guān)的信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，由于缺少必要的容錯(cuò)和糾錯(cuò)措施，使得調(diào)門無法控制，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組工作不正確，甚至引發(fā)事故。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種數(shù)字電液控制系統(tǒng)，該數(shù)字電液控制系統(tǒng)更加安全可靠，同時(shí)該數(shù)字電液系統(tǒng)得優(yōu)選方案還可以提供可靠的錯(cuò)誤報(bào)警和故障報(bào)警告知操作人員，以便操作人員進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)措施，減少汽輪機(jī)停機(jī)和控制失效的可能性。
本發(fā)明提供的一種數(shù)字電液控制系統(tǒng)，包括數(shù)字電液系統(tǒng)DEH控制器、位移傳感器、伺服模塊、電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)、調(diào)門、發(fā)電機(jī)組、硬手操器；該電液控制系統(tǒng)還具有一個(gè)以上的備用伺服模塊，當(dāng)所述伺服模塊檢測(cè)發(fā)現(xiàn)自身工作狀態(tài)異常時(shí)，則備用伺服模塊切換到工作狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，還具有第二位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出，該第二位移傳感器與所述位移傳感器同時(shí)工作；所述伺服模塊、備用伺服模塊同時(shí)接收所述位移傳感器、第二位移傳感器輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，并選取其中數(shù)值較高的用于伺服控制。
優(yōu)選地，所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，還具有一個(gè)以上的備用電液轉(zhuǎn)換器，用于接收所述備用伺服模塊輸出的控制信號(hào)，將該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓控制信號(hào)用于控制所述油動(dòng)機(jī)。
優(yōu)選地，所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)還具有第二位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出；
所述伺服模塊、備用伺服模塊同時(shí)接收所述位移傳感器、第二位移傳感器輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，并選取其中數(shù)值較高的用于伺服控制。
優(yōu)選地，所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)還具有備用位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出；所述備用伺服模塊用于伺服控制的行程檢測(cè)信號(hào)來自于所述備用位移傳感器。
優(yōu)選地，上述數(shù)字電液控制系統(tǒng)還具有第二位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出到所述伺服模塊；所述伺服模塊同時(shí)接收所述位移傳感器、第二位移傳感器輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，并選取其中數(shù)值較高的進(jìn)行伺服控制；第二備用位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出到所述備用伺服模塊；所述備用伺服模塊同時(shí)接收所述備用位移傳感器、第二備用位移傳感器輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，并選取其中數(shù)值較高的用于伺服控制。
優(yōu)選地，上述任一項(xiàng)所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，所述伺服模塊與備用伺服模塊之間的切換滿足無擾切換。
優(yōu)選地，所述備用伺服模塊具有相應(yīng)的硬手操器。
優(yōu)選地，所述DEH控制器從現(xiàn)場(chǎng)使用三個(gè)獨(dú)立的測(cè)速部件采集三個(gè)汽輪機(jī)速度檢測(cè)信號(hào)，并采用三選中的方式確定所述汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速；對(duì)具有開關(guān)量形式的所述檢測(cè)信號(hào)，采用三個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)單元檢測(cè)，并采用三選二的方式獲得該檢測(cè)信號(hào)的開關(guān)狀態(tài)。
優(yōu)選地，對(duì)于所述現(xiàn)場(chǎng)采集的檢測(cè)信號(hào)設(shè)有斷線報(bào)警和量程報(bào)警。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有如下有益的技術(shù)效果。
1、本發(fā)明的技術(shù)方案確保伺服模塊處于冗余工作狀態(tài)。當(dāng)工作伺服模塊出現(xiàn)故障時(shí)，備份伺服模塊能夠立刻切換到工作狀態(tài)，使伺服控制不致中斷，從而確保調(diào)門處于受控狀態(tài)，杜絕可能出現(xiàn)的事故。本發(fā)明的各種優(yōu)選方案中，伺服回路的其它部件如位移檢測(cè)器、電液轉(zhuǎn)換器等也設(shè)計(jì)為冗余工作狀態(tài)，以確保在上述部件出現(xiàn)問題時(shí)，伺服控制繼續(xù)使用冗余部件進(jìn)行。上述措施較好的避免了可能出現(xiàn)的控制中斷或控制錯(cuò)誤，提高了系統(tǒng)的安全性。
2、本發(fā)明的優(yōu)選方案中，實(shí)現(xiàn)了全冗余的伺服回路控制方式，在任何時(shí)刻只有一路伺服回路為工作狀態(tài)，其余的伺服回路為備用狀態(tài)，伺服回路中的各個(gè)部件都有相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)措施。工作的伺服回路控制汽輪機(jī)設(shè)備，備用的伺服回路中各個(gè)部件進(jìn)行回路內(nèi)部自檢。當(dāng)處于工作狀態(tài)的伺服回路發(fā)生故障的時(shí)候，工作回路報(bào)警并告知DEH控制器，DEH控制器將其切換為備用狀態(tài)，同時(shí)，DEH控制器將其中一路備用伺服回路切換為工作狀態(tài)，切換的優(yōu)先級(jí)可預(yù)先設(shè)定。這樣，就保證了油動(dòng)機(jī)控制的延續(xù)性，避免了調(diào)門失控。
3、在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)設(shè)置了斷路或超限報(bào)警，對(duì)于開關(guān)信號(hào)采用三選二機(jī)制，對(duì)于汽輪機(jī)速度信號(hào)等數(shù)字信號(hào)采用了三選中機(jī)制。上述容錯(cuò)和糾錯(cuò)機(jī)制使現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的可靠性加強(qiáng)，可以較好的避免由于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集錯(cuò)誤造成的控制錯(cuò)誤。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)典型的汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)伺服回路框圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的測(cè)速方法框圖；圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例開關(guān)信號(hào)檢測(cè)原理圖；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的冗余切換原理圖；圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖9是本發(fā)明第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參看圖3，為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
該實(shí)施例的數(shù)字電液控制系統(tǒng)中，伺服回路采用雙冗余伺服回路控制方式，大幅提高了控制的可靠性。
如圖3所示，本發(fā)明提供的DEH控制系統(tǒng)包括DEH控制器31和32、伺服模塊33、伺服模塊33b、電液轉(zhuǎn)換器34、電液轉(zhuǎn)換器34b、油動(dòng)機(jī)35、位移傳感器(LVDT)361和位移傳感器362、位移傳感器36b1和位移傳感器36b2、手操器37、手操器37b。
在正常工作時(shí)，由伺服模塊33、電液轉(zhuǎn)換器34、位移傳感器361和位移傳感器362(可稱為第二位移傳感器)共同構(gòu)成的伺服回路處于工作狀態(tài)。其中，伺服模塊33接收上位DEH控制器下發(fā)的伺服給定值作為PID回路(或者其他類型控制方式的控制回路)的給定值，同時(shí)接收位移傳感器361和第二位移傳感器362輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，選取其中數(shù)值較高的作為PID回路測(cè)量值，經(jīng)PID運(yùn)算后輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電液轉(zhuǎn)換器34。電液轉(zhuǎn)換器34再帶動(dòng)油路控制油動(dòng)機(jī)35的行程，從而控制汽輪機(jī)調(diào)門(以下簡(jiǎn)稱調(diào)門)，控制汽輪機(jī)運(yùn)行。與此同時(shí)，工作伺服回路內(nèi)部的各個(gè)部件進(jìn)行內(nèi)部自檢，以確保該工作伺服回路處于正常工作狀態(tài)。
其中所述的位移傳感器361和第二位移傳感器362為相同的位移傳感器，同時(shí)檢測(cè)油動(dòng)機(jī)的位移，采用兩個(gè)位移傳感器同時(shí)檢測(cè)的作用在于使行程檢測(cè)信號(hào)具有容錯(cuò)性，避免由于檢測(cè)錯(cuò)誤造成控制錯(cuò)誤。具體的容錯(cuò)方法是將兩個(gè)信號(hào)中數(shù)值較高者作為用于伺服控制的行程檢測(cè)信號(hào)，這種方式可以避免由于檢測(cè)制偏低造成的調(diào)門38超調(diào)，使汽輪機(jī)在過多的熱汽下工作于危險(xiǎn)的狀態(tài)。
在上述工作伺服回路正常工作時(shí)，由伺服模塊33b、電液轉(zhuǎn)換器34b、位移傳感器36b1和36b2(圖3中表示為備用位移傳感器、第二備用位移傳感器)組成的伺服回路處于備用狀態(tài)，稱為備用伺服回路，上述各個(gè)部件稱為備用部件。該備用伺服回路雖然處于備用狀態(tài)，但其各個(gè)組成部件同時(shí)進(jìn)行內(nèi)部自檢，以確定該備用伺服回路是否可以投入工作狀態(tài)。
當(dāng)工作伺服回路發(fā)生故障時(shí)，伺服模塊33通過內(nèi)部自檢或其它方式獲知該情況，該伺服模塊33報(bào)警并告知工作的DEH控制器，該DEH伺服器在接收到此信息之后告知備用伺服模塊33b準(zhǔn)備切換，備用伺服模塊33b進(jìn)行切換前的準(zhǔn)備工作，包括采集備用伺服回路各個(gè)部件的狀態(tài)。在備用伺服回路內(nèi)部自檢表明無故障的情況下，則將備用伺服回路從備用狀態(tài)切換為工作狀態(tài)，工作伺服回路從工作狀態(tài)切換備用狀態(tài)。上述切換通過硬件冗余的切換電路實(shí)現(xiàn)，其速度可以滿足無擾切換。上述切換過程稱為冗余切換過程。
所述冗余切換過程受到冗余切換電路的控制。實(shí)現(xiàn)該冗余切換電路的方法有多種，以下以伺服模塊的冗余切換為例說明其中一種方法的工作原理。
伺服模塊33和伺服模塊33b都存在兩根用于冗余控制的信號(hào)線工作信號(hào)線WORK和備用信號(hào)線STDBY。工作信號(hào)線WORK連接至伺服模塊的主控單元，告知主控單元當(dāng)前模塊的工作-備用狀態(tài)。同時(shí)，主控單元可通過此信號(hào)線控制當(dāng)前伺服模塊的工作備用狀態(tài)。
兩根信號(hào)線在伺服模塊中狀態(tài)為互逆狀態(tài)(即當(dāng)WORK＝1時(shí)，STDBY＝0；當(dāng)WORK＝0時(shí)，STDBY＝1)。在電路上，兩塊互為冗余的伺服模塊33和33b中的冗余控制的信號(hào)線交叉連接(即伺服模塊33的工作信號(hào)線WORK-33連接到伺服模塊33b的備用信號(hào)線STDBY-33b；伺服模塊33的備用信號(hào)線STDBY-33連接到伺服模塊33b的工作信號(hào)線WORK-33b)。上述連接方式保證當(dāng)伺服模塊33處于工作狀態(tài)時(shí)，伺服模塊33b肯定處于備用狀態(tài)，反之亦然。
在上述DEH數(shù)字電液控制系統(tǒng)中，還需要通過各種檢測(cè)模塊采集多種信號(hào)用于系統(tǒng)控制。上述信號(hào)包括所述位移傳感器檢測(cè)獲得的行程檢測(cè)信號(hào)，還包括汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、壓力信號(hào)、發(fā)電機(jī)功率信號(hào)以及工作時(shí)相應(yīng)觸點(diǎn)的各種開關(guān)量狀態(tài)等多種模擬信號(hào)和開關(guān)信號(hào)。
同時(shí)，DEH數(shù)字電液控制系統(tǒng)還產(chǎn)生一些控制信號(hào)，除上述電液轉(zhuǎn)換器的控制信號(hào)外，還有手操器顯示輸出信號(hào)、手操器控制的開關(guān)量信號(hào)以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)信號(hào)。
在本實(shí)施例中，對(duì)于各個(gè)重要的信號(hào)點(diǎn)的采集和控制采用了三選二、二選一冗余的設(shè)計(jì)。下面以一些主要信號(hào)的安全處理過程為例說明上述冗余設(shè)計(jì)的方式。
對(duì)于所述行程檢測(cè)信號(hào)，如前所述，伺服模塊33和伺服模塊33b分別接入2路行程檢測(cè)信號(hào)，并對(duì)行程檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行高選。
對(duì)于汽輪機(jī)速度信號(hào)，請(qǐng)參看圖4，本實(shí)施例中該DEH電液控制系統(tǒng)配有三塊測(cè)速模塊，每塊測(cè)速模塊將采集到的汽輪機(jī)速度信號(hào)送至DEH控制器31和DEH控制器32，上述DEH控制器將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行三選中處理，即在檢測(cè)獲得的三個(gè)汽輪機(jī)速度信號(hào)中，選擇測(cè)量值處于中間的信號(hào)用于控制，三選中的目的保證速度信號(hào)不會(huì)過高也不會(huì)過低。在正常情況下，三路速度信號(hào)是一致的。當(dāng)其中一路速度采集錯(cuò)誤，其結(jié)果肯定是采集出來的結(jié)果過高或者過低。采用三選中處理方式就會(huì)將忽略此信號(hào)，因此上述方法可以保證測(cè)速信號(hào)的正確有效。
本實(shí)施例對(duì)于重要的開關(guān)量信號(hào)，如油開關(guān)跳閘信號(hào)，緊急停機(jī)信號(hào)，采取三選二處理方式。即同時(shí)采集三個(gè)同樣的開關(guān)信號(hào)，當(dāng)其中一個(gè)開關(guān)信號(hào)的檢測(cè)失效時(shí)，都不影響獲得正確的檢測(cè)信號(hào)。
所述三選二處理方式的邏輯如圖5所示，在這種三選二的設(shè)計(jì)方案下，當(dāng)其中任何一路信號(hào)發(fā)生故障時(shí)，都不影響安全冗余數(shù)字電液控制系統(tǒng)正常工作。此圖是三選二邏輯的一個(gè)典型示意圖。其計(jì)算公式為A*B+B*C+C*A(其中A、B、C分別表示三個(gè)信號(hào)的狀態(tài))。正常情況下，三個(gè)信號(hào)采集的狀態(tài)一致。當(dāng)其中一路信號(hào)發(fā)生故障時(shí)，通過三選二邏輯可以將錯(cuò)誤信號(hào)排除。如正常信號(hào)為1，信號(hào)C發(fā)生故障導(dǎo)致C＝0，這樣最終信號(hào)將為1*1+1*0+0*1＝1。正常信號(hào)為0，信號(hào)C發(fā)生故障導(dǎo)致C＝1，這樣最終信號(hào)為0*0+0*1+1*0＝0。從中可以看出，僅僅一路信號(hào)發(fā)生故障的情況下，采用三選二邏輯之后，最終的信號(hào)狀態(tài)不會(huì)發(fā)生故障。
此外，本實(shí)施例為減少由于檢測(cè)信號(hào)發(fā)生故障或者斷線而引起的控制失效，甚至引起事故，對(duì)采集的檢測(cè)信號(hào)還進(jìn)行斷線報(bào)警和信號(hào)量程檢測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)自檢出信號(hào)斷線和信號(hào)量程超限時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警，以便進(jìn)行處理。具體進(jìn)行斷線報(bào)警和信號(hào)量程超限報(bào)警的方式在現(xiàn)有技術(shù)有多種，應(yīng)當(dāng)針對(duì)具體的信號(hào)的情況選擇合適的方式。
本實(shí)施例中，伺服模塊33和伺服模塊33b具有各自對(duì)應(yīng)的硬手操器37和37b，分別用于各自的伺服模塊的手動(dòng)控制。
本實(shí)施例采用伺服回路冗余的方法獲得更好的系統(tǒng)安全性。其中所述備用伺服回路可以不止本實(shí)施例所述的一個(gè)，而是有若干個(gè)備用伺服回路，各個(gè)備用伺服回路建立優(yōu)先次序。這樣，可以獲得更為安全的DEH數(shù)字電液控制系統(tǒng)。
針對(duì)一些安全要求相對(duì)不如上述實(shí)施例的DEH電液控制系統(tǒng)，也可以僅僅對(duì)伺服模塊進(jìn)行冗余設(shè)置；或者在對(duì)伺服模塊進(jìn)行冗余設(shè)置的基礎(chǔ)上，對(duì)其它個(gè)別部件進(jìn)行冗余設(shè)置，而不對(duì)整個(gè)伺服回路進(jìn)行冗余設(shè)置。這種方式下，伺服回路本身雖然沒有實(shí)現(xiàn)冗余，但由于伺服回路上的部件實(shí)現(xiàn)了冗余，因此，這種冗余控制方案仍然比現(xiàn)有技術(shù)具有更好的安全性，并且其成本相對(duì)第一實(shí)施例較低。以下提供僅對(duì)伺服回路的部分部件進(jìn)行冗余的實(shí)施例?？紤]到伺服模塊出現(xiàn)故障的可能性相對(duì)較大，因此，伺服模塊在任何情況下均保持冗余設(shè)置。
請(qǐng)參看圖6，該圖為本發(fā)明的第二實(shí)施例的DEH電液控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
如圖6所示，該實(shí)施例中，伺服模塊為冗余設(shè)置。但電液轉(zhuǎn)換器則僅有一個(gè)，所有伺服模塊的控制信號(hào)均輸出到該控制該電液轉(zhuǎn)換器。通過冗余切換機(jī)制，任何時(shí)刻只有一個(gè)伺服模塊出于工作狀態(tài)，并實(shí)際控制所述電液轉(zhuǎn)換器。該實(shí)施例中，具有兩個(gè)位移傳感器，并且檢測(cè)獲得的兩個(gè)行程檢測(cè)信號(hào)同時(shí)反饋到兩個(gè)伺服模塊，兩個(gè)位移傳感器的檢測(cè)結(jié)果采用高選方式為伺服模塊所用。
請(qǐng)進(jìn)一步參考圖7，該圖為本實(shí)施例進(jìn)行冗余切換的電路示意圖。
如圖7所示，兩個(gè)伺服模塊通過一個(gè)冗余切換開關(guān)K與所述電液轉(zhuǎn)換器連接。圖7中該冗余切換開關(guān)采用單刀雙擲開關(guān)或其他類似的開關(guān)的形式，該冗余切換開關(guān)K必須且只能處于A、B兩個(gè)位置之一。冗余切換開關(guān)K的從位置A到位置B的轉(zhuǎn)換時(shí)間在本系統(tǒng)的控制對(duì)象的意義上應(yīng)當(dāng)小到可以忽略不計(jì)。這樣，上述冗余切換開關(guān)K就能夠滿足無擾切換的要求。具體實(shí)現(xiàn)上述冗余切換開關(guān)的方式在現(xiàn)有技術(shù)下有多種，例如，可以采用大功率開關(guān)管實(shí)現(xiàn)。
圖6只示出具有一個(gè)備用伺服模塊的情況，實(shí)際上還可以具有多個(gè)備用伺服模塊，此時(shí)個(gè)備用伺服模塊之間應(yīng)當(dāng)設(shè)置優(yōu)先次序，以便在工作伺服模塊出現(xiàn)故障時(shí)選擇合適的備用伺服模塊。
本實(shí)施例中，其它檢測(cè)信號(hào)的冗余和預(yù)警機(jī)制可以根據(jù)情況采用第一實(shí)施例提供的方案。
請(qǐng)參看圖8，該圖為本發(fā)明第三實(shí)施例的電路原理圖。
如圖8所示，本實(shí)施例中伺服模塊采用冗余設(shè)置；同時(shí)，行程檢測(cè)信號(hào)采用雙回路設(shè)置。針對(duì)兩個(gè)伺服模塊分別設(shè)置兩個(gè)檢測(cè)回路，每個(gè)檢測(cè)回路都采用兩個(gè)位移傳感器采用高選方式的冗余設(shè)計(jì)。該實(shí)施例中，只有電液轉(zhuǎn)換器沒有實(shí)現(xiàn)冗余。
請(qǐng)參看圖9，該圖為本發(fā)明第四實(shí)施例的電路原理圖。
如圖9所示，本實(shí)施例中伺服模塊和電液轉(zhuǎn)換器采用冗余設(shè)計(jì)；位移檢測(cè)采用單回路高選方式，即兩個(gè)伺服模塊采用同一個(gè)高選冗余的位移檢測(cè)回路。由于檢測(cè)回路沒有實(shí)現(xiàn)冗余，因此，該實(shí)施例仍然沒有實(shí)現(xiàn)伺服回路的冗余。
上述第二實(shí)施例到第四實(shí)施例雖然沒有實(shí)現(xiàn)伺服回路的冗余，但是由于對(duì)伺服回路中易于出現(xiàn)故障的伺服模塊實(shí)現(xiàn)了冗余，因此，可以在成本較低的情況下實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)安全性。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字電液控制系統(tǒng)，包括數(shù)字電液系統(tǒng)DEH控制器、位移傳感器、伺服模塊、電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)、調(diào)門、發(fā)電機(jī)組、硬手操器；其特征在于，該電液控制系統(tǒng)還具有一個(gè)以上的備用伺服模塊，當(dāng)所述伺服模塊檢測(cè)發(fā)現(xiàn)自身工作狀態(tài)異常時(shí)，則備用伺服模塊切換到工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，還具有第二位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出，該第二位移傳感器與所述位移傳感器同時(shí)工作；所述伺服模塊、備用伺服模塊同時(shí)接收所述位移傳感器、第二位移傳感器輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，并選取其中數(shù)值較高的用于伺服控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，還具有一個(gè)以上的備用電液轉(zhuǎn)換器，用于接收所述備用伺服模塊輸出的控制信號(hào)，將該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓控制信號(hào)用于控制所述油動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，還具有第二位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出；所述伺服模塊、備用伺服模塊同時(shí)接收所述位移傳感器、第二位移傳感器輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，并選取其中數(shù)值較高的用于伺服控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，還具有備用位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出；所述備用伺服模塊用于伺服控制的行程檢測(cè)信號(hào)來自于所述備用位移傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，還具有第二位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出到所述伺服模塊；所述伺服模塊同時(shí)接收所述位移傳感器、第二位移傳感器輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，并選取其中數(shù)值較高的進(jìn)行伺服控制；第二備用位移傳感器，用于檢測(cè)所述油動(dòng)機(jī)的液壓行程，并將該液壓行程轉(zhuǎn)換為行程檢測(cè)信號(hào)輸出到所述備用伺服模塊；所述備用伺服模塊同時(shí)接收所述備用位移傳感器、第二備用位移傳感器輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，并選取其中數(shù)值較高的用于伺服控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服模塊與備用伺服模塊之間的切換滿足無擾切換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述備用伺服模塊具有相應(yīng)的硬手操器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述DEH控制器從現(xiàn)場(chǎng)使用三個(gè)獨(dú)立的測(cè)速部件采集三個(gè)汽輪機(jī)速度檢測(cè)信號(hào)，并采用三選中的方式確定所述汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速；對(duì)具有開關(guān)量形式的所述檢測(cè)信號(hào)，采用三個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)單元檢測(cè)，并采用三選二的方式獲得該檢測(cè)信號(hào)的開關(guān)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電液控制系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于所述現(xiàn)場(chǎng)采集的檢測(cè)信號(hào)設(shè)有斷線報(bào)警和量程報(bào)警。
全文摘要
本發(fā)明公開一種數(shù)字電液控制系統(tǒng)，包括數(shù)字電液系統(tǒng)DEH控制器、位移傳感器、伺服模塊、電液轉(zhuǎn)換器、油動(dòng)機(jī)、調(diào)門、發(fā)電機(jī)組、硬手操器；該電液控制系統(tǒng)還具有一個(gè)以上的備用伺服模塊，當(dāng)所述伺服模塊檢測(cè)發(fā)現(xiàn)自身工作狀態(tài)異常時(shí)，則備用伺服模塊切換到工作狀態(tài)。本發(fā)明的技術(shù)方案確保伺服模塊處于冗余工作狀態(tài)，本發(fā)明的優(yōu)選方案中，實(shí)現(xiàn)了全冗余的伺服回路控制方式，在任何時(shí)刻只有一路伺服回路為工作狀態(tài)，其余的伺服回路為備用狀態(tài)，伺服回路中的各個(gè)部件都有相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)措施。在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)設(shè)置了斷路或超限報(bào)警等容錯(cuò)和糾錯(cuò)機(jī)制，使現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的可靠性加強(qiáng)，較好的避免由于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集錯(cuò)誤造成的控制錯(cuò)誤。
文檔編號(hào)G05D9/00GK1828465SQ200610056760
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者徐能, 褚健, 胡斌, 楊欣 申請(qǐng)人:中控科技集團(tuán)有限公司, 浙江大學(xué)